INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ
A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ
CZ.1.07/1.1.00/08.0010
Mgr. DAGMAR AUTERSKÁ, Ph.D.
ČLOVĚK A ZÁŘENÍ
TENTO DOKUMENT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY
1
3 Člověk a záření RŮZNORODOST ZÁŘENÍ
BIOLOGICKÉ ÚČINKY ZÁŘENÍ
OCHRANA PROTI RADIAKTIVNÍMU ZÁŘENÍ
PŘÍKLADY VYUŽITÍ ZÁŘENÍ
CEA Od radiologie k ochraně před radioaktivním zářením
2
Str. 2
OBSAH
RŮZNORODOST ZÁŘENÍ 4
Náš svět je zaplaven záření m 5
Různá ionizující záření 6
Prostupování záření hmotou (látkou) 7
Energie absorbovaná látkou 7
BIOLOGICKÉ DOPADY ZÁŘENÍ 8
Studium účinků záření 9
Okamžité účinky 10
Dlouhodobé účinky 10
Druhy expozice záření 11
Člověk vystavený záření 13
Přirozená expozice 13
Umělá expozice 14
Text k fotografii: Hlavním zdrojem přírodní radiace je radon 222, přírodní radioaktivní
plyn; jeho koncentrace stoupá tam, kde se nachází žulové podloží.
OCHRANA PROTI RADIOAKTIVNÍMU ZÁŘENÍ 15
Pravidla ochrany proti radioaktivnímu záření 16
Mezinárodní normy ochrany proti radioaktivnímu záření 17
Ochrana na národní úrovni 17
PŘÍKLADY APLIKACE ZÁŘENÍ 18
Radiografie a radioterapie v lékařství 19
Sterilizace předmětů prostřednictvím záření gama 20
Využití záření v průmyslu 22
3
Str. 3
Text k obrázku:
Různé aspekty záření: záření vysílané Sluncem, radiografie a zkoumání uměleckých
předmětů
„Jakmile se člověk objevil na Zemi, už byl vystaven velkému
množství záření. Tento jev odhalil na konci 19. století.“
Úvod Poprvé si člověk uvědomil, že je obklopen neviditelným zářením v roce 1895, kdy
Wilhelm Roentgen ukázal, že fotografická deska může být ozářena neviditelným
zářením, které prochází látkou. Toto neznámé záření pojmenuje paprsky X. Lékaři
okamžitě pochopí výhody, které přináší, a používají jej ve svých lékařských
výzkumech: to je začátek radiologie. Během této doby praktičtí lékaři i radiologové
využívají hojně toto záření pro nemocné pacienty. Člověk si ale zároveň uvědomuje,
že ozáření velkými dávkami je nebezpečné a že je třeba se před ním chránit. Od 20. let
XX. století vznikají mezinárodní komise, které určují předpisy týkající se využívání
záření a ochrany proti jeho účinkům.
4
Str. 4
ZDROJE ZÁŘENÍ JSOU NESČETNÉ: SLUNCE, KOSMICKÝ PROSTOR,
RADIOAKTIVNÍ PRVKY
Diverzita záření
5
Str. 5
Záření je všude kolem nás (náš svět je zaplaven zářením)
Člověk je vystaven záření od svých prvopočátků na Zemi. Je to například sluneční
viditelné záření pocházející ze Slunce, které je doprovázeno neviditelným zářením
známým pod názvem ultrafialové a infračervené paprsky. Tato záření jsou
elektromagnetické vlny, stejně jako je tomu např. u radiových vln, záření X a paprsků
6
gama. Člověk je současně vystaven i jinému neviditelnému záření, které pochází
z kosmického prostoru a ze Slunce a které se nazývá kosmické. Tato záření s velkou
energií (vlny i částice) jsou schopna procházet silnými vrstvami hornin.
Radioaktivní prvky v našem životním prostředí vysílají záření alfa, beta a gama
(viz brožura Radioaktivita). Paprsky gama jsou elektromagnetické vlny, zatímco
paprsky alfa (pokračování na další straně)
Čá
stic
e
Záření kosmické
Neutrony
Záření alfa a beta
Ele
ktr
om
agn
etic
ké
záře
ní
Záření gama Radiové vlny
Paprsky X Mikrovlny
Ultrafialové záření Infračervené záření
Viditelné záření
IONIZUJÍCÍ ZÁŘENÍ NEIONIZUJÍCÍ ZÁŘENÍ
Str. 6
„Možnost pronikání ionizujícího záření se liší v závislosti na jeho povaze“
a beta jsou částicemi, představované jádrem helia a elektronem. Aktivita
radioaktivního prvku, to znamená počet rozpadů za sekundu v dané hmotě tohoto
7
prvku, je měřena v becquerelech. Do korpuskulárního (částicového) záření patří
rovněž neutronové záření.
Různorodé ionizující záření Nejenergetičtější záření předávají hodně energie elektronům v látce (hmotě), aby se
mohly snáze odtrhnout od svých atomů. Takže se atomy zbavené některých ze svých
elektronů stávají kladně nabitými. Sousední atomy, které přijmou elektrony, se stanou
záporně nabitými. Atomy s kladným nebo záporným nábojem se nazývají ionty.
Záření schopné vyvolat takové reakce se nazývá ionizujícím. Viz schéma.
Ionizující záření zahrnuje
kosmické záření
elektromagnetické vlny, které jsou nejenergetičtější, a to paprsky X a gama
Paprsky X mohou vzniknout, když je svazek elektronů vyslán ke kovovému
cíli. Tyto elektrony vzájemně reagují s elektrony atomů kovu, donutí je změnit
energii a vyslat záření X. Paprsky gama jsou vysílány radioaktivními atomy
během jejich rozpadu.
záření alfa, beta plus a beta mínus (částice vysílané radioaktivními atomy
během jejich rozpadu)
volné neutrony, které se vyskytují hlavně v jaderných reaktorech, jsou vysílány
např. během štěpení atomu uranu 235 (viz brožura Provoz jaderného reaktoru).
Jsou nepřímo ionizující, buď jsou zachyceny jádry nebo s nimi interagují, což
vyvolá záření gama a /nebo korpuskulární záření (různé částice). Neutrony se
rovněž nacházejí v letových výškách dopravních letadel. Představují 30%
dávky, kterou dostane letecký personál.
Aktivní zóna reaktoru Osiris, kde dochází ke
štěpení atomů
Str. 7
Ostatní záření se nazývají neionizující a zahrnují méně energetické elektromagnetické
vlny.
8
Str. 7 Text k obrázku
Částice alfa
Částice beta mínus: elektrony
Záření X a gama
Neutrony
SCHOPNOST PRONIKÁNÍ IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ
Částice alfa. Slabé pronikání do vzduchu. Jádra hélia stačí zastavit list papíru.
Částice beta mínus: elektrony. Penetrace slabá. Na vzduchu urazí vzdálenost
pouze několika metrů. Několikamilimetrový hliníkový plech tyto elektrony
zastaví.
Záření X a gama. Penetrace velmi silná, na vzduchu urazí několik stovek
metrů. Ochránit před zářením může silná vrstva betonu nebo olova.
Neutrony. Penetrace závisí na jejich energii. Zastaví je silná vrstva betonu,
vody nebo parafínu.
Prostupování záření hmotou Energie ionizujícího záření umožňuje jejich pronikání – penetraci, to znamená
prostupování látkou. Nicméně schopnost pronikání je u každého z nich jiná, což se
odráží ve stanovení tloušťky ochranných materiálů.
Připomeňme, že pozitrony (záření beta plus) jsou prakticky absorbovány na místě:
pozitron zanikne při setkání s prvním elektronem a vytvoří dva fotony gama. Toto
záření gama má výše zmiňované problémy (viz schéma nahoře).
Energie absorbovaná hmotou
9
jednotka energie, viz
brožura L´Énergie
Když záření proniká hmotou, navzájem s ní reaguje a předává jí energii. Tento
transfer energie je charakterizován dávkou energie, kterou látka absorbuje. Jednotkou absorbované dávky je jeden gray (Gy), který je ekvivalentem joulu
absorbovaného na kilogram látky.
Str. 8
IONIZUJÍCÍ ZÁŘENÍ V SILNÉ DÁVCE JE PRO ČLOVĚKA NEBEZPEČNÉ.
Biologické účinky záření
10
Str. 9
Studie o účincích záření Účinky ultrafialového slunečního záření jsou široké veřejnosti dobře známé. Jestliže se
zdá při malých dávkách neškodné, při silných dávkách může být velmi nebezpečné.
Dlouhé pobývání na slunci vyvolá úpal, úžeh, spáleniny způsobené ultrafialovým
zářením. Při dlouhodobém působení může být příčinou rakoviny.
11
Ionizující záření přispívá k ionizaci molekul přítomných v živých organizmech.
V závislosti na obdržené dávce a typu záření mohou být jejich účinky více čí méně
zhoubné pro organismus. Pří zkoumání jejich rozdílných biologických účinků se
používají dva postupy: epidemiologie a experimentování s molekulami nebo
buňkami živých organizmů. Epidemiologie se zabývá pozorováním účinků na populaci
již vystavené záření, ať už bylo přirozené nebo umělé (populace Hirošimy a Nagasaki,
první radiologové, pracovníci v uranových dolech…)
Díky experimentování tak mohli vědci pozorovat zvláště škody a poruchy vyvolané
ionizujícím ozařováním na DNA (dlouhá molekula živých buněk nesoucí genetickou
informaci).
Účinky spojené s celkovým ozářením
0 až 0,25 gray
Bez patologických symptomů shledaných ve spojitosti s ozářením
0,25 až 1 gray
nucení k zvracení lehkého průběhu, pokles bílých krvinek
1 až 1,25 graye
Zvracení, zřetelná změna krevního obrazu
2,25 až 5 grayů
Smrtelná dávka pro každého druhého člověka, povinná hospitalizace
Nad 5 grayů
Jistá smrt
Str. 10
„Účinky se mění v závislosti na jedinci, dávce a zdrojích expozice
(vnitřní nebo vnější)“ Analyzují se také mechanizmy přestavby, které je buňka schopna mobilizovat, když
byla její molekula DNA zničena. Epidemiologie a experimentování umožňují lépe
poznat účinky ionizujícího záření, aby se mohla lépe určit pravidla a normy
12
ochrany před radioaktivním zářením a pečovat o osoby, které byly zasaženy
havarijním zářením.
Okamžité účinky Silná radiace ionizujícího záření má okamžité účinky na živé organizmy, jako
například více či méně vážné popáleniny. Absorbovaná dávka (v gray) se používá
pro charakteristiku okamžitých účinků, které následují po silném ozáření (v případě
havárie nebo terapie při léčbě rakoviny). Například radioterapeuti používají absorpční
dávku, aby změřili energii předanou nádoru, který je léčen radiací.
Dlouhodobé účinky Vystavení slabšímu nebo silnějšímu ionizujícímu záření může mít dlouhodobé účinky
v podobě rozvoje rakoviny nebo leukémie. Tyto účinky nelze předpovídat pro
konkrétní osobu, vznikají náhodně. Záření alfa, velké částice (jádra helia) jsou rychle
pohlceny uvnitř materiálu nebo živé látky a předávají svou energii lokálně. Tak jsou
při stejné absorpční dávce škodlivější než záření gama nebo X, která pronikají hlouběji
do látky a předávají zde rovněž svoji energii.
Aby se vyčíslila škodlivost menšího či většího záření stejné absorpční dávky,
(pokračování na str. 11)
JEDNOTKY RADIOAKTIVITY text v modrém rámečku BECQUEREL
Radioaktivní vzorek je charakteristický svojí aktivitou, která se rovná počtu rozpadů
radioaktivních jader za sekundu, ke kterým dochází v jádře. Jednotkou aktivity je
becquerel symbol Bq
1Bq= jeden rozpad za sekundu
GRAY
Jednotka, která umožňuje změřit množství absorbovaného záření – absorpční dávku-
organismem nebo předmětem, který je vystavený záření, se nazývá jeden gray. (Gy).
Gray nahradil jednotku rad v roce 1986.
SIEVERT
Biologické účinky na organizmus vystavený záření se měří v sievertech a vyjadřují v
„dávkovém ekvivalentu“. Nejčastěji užívanou jednotkou je milisievert, milióntina
sievertu (viz brožura La radioactivité)
Str. 11
bylo zapotřebí zavést pro každé z nich „váhový (jakostní) faktor“. Když se vynásobí
absorbovaná dávka (v gray) tímto faktorem, získá se jednotka biologického účinku
obdrženého záření, která se nazývá dávkovým ekvivalentem.
Jednotkou dávkového ekvivalentu používanou pro měření účinků záření na organické
látky živé organismy-tkáně je sievert (Sv).
Nicméně, biologické riziko není stejné pro všechny organismy. Závisí na citlivosti
ozářeného orgánu k záření a tak specialisté definovali novou takzv. účinnou dávku
13
(vyjádřenou rovněž v sievertech), která počítá s těmito rozdíly v citlivosti orgánů a
definuje dlouhodobé riziko vzniku rakoviny v celém organismu.
Druhy expozice záření Podle způsobu záření, které zasáhne organismus, rozdělujeme expozici na vnější a
vnitřní.
vnější (externí) expozice člověka k záření vyvolává vnější ozáření. Dochází
k němu, když je člověk vystaven zdrojům záření, které se nacházejí mimo něj
(radioaktivní látky ve formě mraku, úložiště na zemi, zdroje používané
v průmyslu nebo v lékařství…).Vnější expozice se může týkat jak celého
organismu tak pouze jeho části. Přestává v okamžiku, kdy už se člověk
nenachází ve vlivu tohoto záření (například rentgen plic)
k vnitřní expozici (interní kontaminaci) dochází tehdy, když radioaktivní
substance pronikne dovnitř organismu. Ty pak vyvolávají vnitřní ozáření.
Mohly být vdechnuty, přijaty potravou, vniknout přes poraněnou kůži a pak se
rozšířily do celého organismu. Tato radiace přestane až v okamžiku, kdy
radioaktivní substance po kratší či delší době zmizí z organismu přirozenou
eliminací, poklesem radioaktivity (viz brožura Radioaktivita) nebo léčbou.
Text k obrázku: záření může zasáhnout lidské tělo jak zevnitř tak zvenku
14
Str. 12
Biologické účinky záření
Zdroje expozice a jejich účinek
Působení záření na lidský organismus je různé v závislosti na druhu záření. Tato
dávka se vyjadřuje v sievertech (Sv) a mluvíme o ekvivalentní dávce.
Přirozená radioaktivita Průměrná dávka v mSv za
rok
Umělá radioaktivita
15
Jihozápad Indie, Brazílie 50mSv
12 mSv Břišní tomografie
Ve 4 500 m nadmořské
výšky
3,6 mSv
Ve Francii přirozená
průměrná radioaktivita
2,4 mSv
1 mSv Průměrná lékařská
expozice (tomografie,
rentgen)
Zpáteční let Paříž New-
York
0, 06
0, 017 Důsledky vojenských
pokusů v 60. letech
0, 06 Zubní panoramatický
rentgen
0, 002 Nehody v elektrárnách
Str. 13
„Ať už je zdroj ionizujícího záření přirozený nebo umělý, vyvolává v živých
organismech (organických látkách) stejné účinky.“
Poločasy rozpadu následující radioaktivních izotopů jsou
- pro jód 131 : 8 dnů
- pro uhlík 14 : 5 700 let
- pro draslík 40 : 1,3 miliardy let
Všechny radioaktivní prvky nejsou eliminovány z těla (močí…) stejně rychle. Některé
se mohou shromažďovat ve specifických orgánech (kosti, játra…) před jejich
vyloučením z organismu. Pro každý radioaktivní prvek se definuje kromě
radioaktivního období ještě období biologické, čas, po jehož uplynutí je polovina
aktivity radioaktivní substance vyloučena z těla přirozenou cestou.
Expozice (vystavení) člověka záření Aby se zvážila skutečná hodnota rizika spojeného s ionizujícím zářením, je nezbytné
sledovat přirozenou expozici člověka, které je vždy vystaven. Všechny živé organismy
se na ni adaptovaly a zdá se, že jsou schopny korigovat až do určitého stupně škody
vzniklé radiací.
Ve Francii je hodnota roční průměrné expozice ionizujícímu záření přibližně dva
milisieverty. Kromě této přirozené radioaktivity jsme vystaveni ještě záření
pocházejícímu z umělých zdrojů. Tato záření jsou stejného druhu jako ta, která jsou
vyzařována z přirozených zdrojů a jejich účinky na živé organismy jsou při stejných
dávkách identické. Jedná se zvláště o lékařskou a zubní radiografii. Jenom 1,5 %
16
pochází z jiných zdrojů jako jsou vzdušné pokusy jaderných zbraní a dopady havárií
jaderných elektráren.
Přirozená expozice Ionizující záření, které se dostává do našeho organismu z přirozených zdrojů, má
různý původ a rozdělujeme ho na tři druhy
Kosmické záření
Pochází z mimozemského prostoru, zvláště ze Slunce. V Evropě to představuje pro
všechny, kteří žijí v nadmořské výšce blízké hladině moře, úroveň roční průměrné
radiace přibližně 0,30 milisievertů. S rostoucí nadmořskou výškou expozice stoupá.
Radioaktivní prvky vyskytující se v půdě
Jedná se zvláště o uran, thorium a draslík. Tyto prvky vyvolávají pro každého
obyvatele ve Francii záření přibližně 0,35 milisievertů za rok. Je třeba poznamenat,
že v některých oblastech Francie i světa, jejichž půda obsahuje horninu jako je
žula, jsou tato záření mnohem silnější.
Radioaktivní prvky, které vstřebáváme při dýchání nebo s přijímáním
potravy
Uvolňování plynů některých látek vzniklých při rozpadu uranu v půdě jako je třeba
radon, nebo draslík v potravě, který je zachycen v našem organismu předávají
(pokračování na další straně)
Str. 14
„60% radioaktivity, které jsme vystaveni je přirozeného
původu.“
Zdroje radioaktivity ve Francii (zdroj CEA/RSN)
17
24,5% 8,2%
Kosmické záření (10,9%) Lidské tělo
Telurové záření (z radioteluru) (13,6)
0,3% ostatní 34,3%
Ostatní (průmyslový odpad, atmosférické dopady) Radon
32,7% Lékařské aplikace
každému z nás průměrnou roční dávku radiace 1,55 milisievertů. Hlavním zdrojem
přirozené radiace je radon 222, přírodní radioaktivní plyn. Představuje přibližně
třetinu získaného ozáření a vzrůstá v oblastech, kde je přítomná žula.
Žula je hornina bohatá na uran.
Radon vzniká opakovanými (po sobě
jdoucími) rozpady z uranu.
Umělá expozice Roční průměrná expozice pocházející ze zdrojů umělé radioaktivity je na každého
obyvatele přibližně jeden milisievert. Jsou to především:
Lékařská radiace
Jedná se hlavně o lékařskou a zubní radiografii, které vyvolají vnější ozáření
přibližně jednoho milisievertu za rok (průměrná hodnota ve Francii)
Průmyslové nejaderné aktivity
Spalování uhlí, používání fosfátových hnojiv, televize, hodinky se svítícím
číselníkem vyvolávají průměrné ozáření asi 0,01 milisievertu za rok
Průmyslové jaderné aktivity
Jaderné elektrárny, podniky na zpracování odpadu, dopady bývalých jaderných
atmosférických pokusů a Černobylu atd.… vystavují každého jedince průměrnému
ozáření 0,002 milisievertu za rok.
18
Str. 15
PRO OCHRANU POPULACE A LIDÍ PRACUJÍCÍCH V RADIOAKTIVNÍM
PROSTŘEDÍ BYLY STANOVENY PŘÍPUSTNÉ HODNOTY NA
MEZINÁRODNÍ I NÁRODNÍ ÚROVNI
Ochrana proti radioaktivnímu záření
19
Str. 16
Pravidla radiologické ochrany Ochrana proti záření je souborem opatření určených k zajištění zdravotní ochrany
populace a pracujících, kteří jsou v kontaktu radioaktivním prostředím.
Tři základní pravidla ochrany před všemi zdroji záření jsou:
vzdálit se od zdroje záření, neboť jeho intenzita se zmenšuje se vzdáleností
20
vložit mezi osoby a zdroj záření jednu nebo více clon (například v jaderném
průmyslu chrání lidi vícečetné clony. Jsou to betonové stěny, olověné stěny
(příčky, přepážky) a speciální skla na bázi olova.)
snížit co nejvíce dobu expozice záření
Jednotky radiologické ochrany mohou být srovnány s těmi, které se dodržují při
ochraně před ultrafialovými paprsky: používání opalovacího krému, který
působí jako clona a snížení doby vystavení se slunečnímu záření.
Pro radioaktivní zdroje vyzařující záření se doporučuje přidat ke stávajícím ještě další
opatření
počkat, pokud je to možné, až se přirozeným způsobem sníží radioaktivita
prvků
využít rozředění, pokud máme co do činění s radioaktivním plynem
Například jaderná zařízení nejsou rozebrána hned po jejich odstávce, neboť se čeká na
pokles radiace v daných zónách. V podzemních dolech s uranem je velmi účinná
ventilace, která umožní udržovat slabou koncentraci radonu ve vzduchu, který dýchají
horníci.
Pracovníci, kteří mohou být vystaveni ionizujícímu záření během své práce (jaderný
průmysl, lékaři, radiologové…), nosí při sobě „filmový dozimetr“ nebo „digitální
dozimetr“, který měří úroveň radiace, které byli vystaveni. Tyto přístroje změří, zda
osoba nedostala vyšší dávku než je tolerovaná norma, nebo určí její velikost.
Text k fotografii: dozimetr umožňuje měřit množství záření, kterému je pracovník
vystaven.
Str. 17
21
„Četné nezávislé komise přiměly úřady stanovit závazné normy
pro limity dávek.“
Mezinárodní normy radiologické ochrany Uvědomění si možného nebezpečí z nadměrné expozice ionizujícímu záření přimělo
úřady stanovit závazné normy pro limitní dávky. Tyto limity odpovídají minimálnímu
doplňkovému riziku ve vztahu k přirozenému riziku, což je činí přijatelnými.
Od roku 1928, jsou v Mezinárodní komisi pro radiologickou ochranu
(CIPR) lékaři, fyzikové, biologové… ze všech zemí. Představují nezávislou
vědeckou autoritu, která zveřejňuje přesné informace a doporučení v oblasti
ochrany před zářením, aby si každý stát mohl stanovit vlastní předpisy.
UNSCEAR (United Nations Scientific Comittee on the Effect Atomic
Radiation) spojuje vědce, kteří pocházejí z jednadvaceti států. Byla vytvořena
v roce 1955 při OSN s cílem shromáždit maximum údajů o úrovni expozice
vyvolané různými zdroji ionizujícího záření včetně údajů o jeho biologických a
zdravotních účincích a dopadech na životní prostředí. Jedná se o pravidelnou
bilanci těchto údajů, ale zároveň se hodnotí účinky na základě zkoumání
experimentálních výsledků, posouzením dávek a údajů o člověku.
Na evropské úrovni, Evropská unie začleňuje tato doporučení do svých
vlastních norem a direktiv. Zákonné normy ochrany proti záření udávají:
Limit účinné dávky pro běžnou populaci je stanoven na 1mSv za rok a pro
osoby, které přijdou do bezprostředního styku s ionizujícím zářením při své
práci (jaderný průmysl, lékařská radiologie) průměrně 20 mSv za rok po dobu
pěti let.
Ekvivalentní dávka je 150 mSv pro oční čočku a 500 mSv pro kůži, ruce.
Zákonodárce vydělí dvaceti hodnotu dávky ozáření stanovenou pro pracující a
tato dávka platí pro celou populaci bez ohledu na jejich věk, zdraví i úroveň
lékařského sledování.
Na národní úrovni Ve Francii spadá radiologická ochrana pod Institut pro radiologickou ochranu a
jadernou bezpečnost (IRSN) a pod společnou záštitu pověřených ministrů Obrany,
Životního prostředí, Průmyslu, vědy a Zdraví. Institut byl vytvořen v únoru 2002
spojením Institutu ochrany a nukleární bezpečnosti (PSN) a Úřadu ochrany proti
ionizujícímu záření (OPRI).
IRSN provádí výzkum, expertízy a práce v oblasti jaderné bezpečnosti, ochrany před
ionizujícím zářením, kontroly a ochrany jaderných produktů a ochrany před
nepřátelskými činy (sabotáž).
22
Str. 18
ZÁŘENÍ JE VELMI UŽITEČNÉ V LÉKAŘSTVÍ A V PRŮMYSLU
Příklady využití záření
Str. 19
„ Lékařská radiografie využívá schopnosti paprsků X procházet lidským tělem.“
23
RADIOGRAFIE A RADIOTERAPIE V LÉKAŘSTVÍ
Lékařská radiografie využívá schopnosti paprsků X procházet lidským tělem. Různé
tkáně (kosti, svaly) nenechávají procházet paprsky stejným způsobem: kosti jsou
neprostupnější a svaly jsou transparentnější. Radiografie umožňuje vidět kontrastně
kostru a prohlédnout si například zlomeninu, aby se mohla lépe ošetřit. Rovněž tak
umožní pozorovat tkáně, které jsou poškozené nemocí: běžně prováděný rentgen plic
poskytne lékaři důležité informace o zdraví pacienta.
Počítačová tomografie pracující s paprsky X je zařízení, které prostřednictvím
velkého množství zobrazení (několik stovek až několik tisíc) na lineárním detektoru a
za pomoci počítače a programu na obrazovou rekonstrukci umožní získat „řezy“ ať už
celého těla nebo jeho částí (mozku…) a je používané pro přesnou lokalizaci poškození
a nádorů…
Jiným přístrojem využívajícím paprsky X je „morfometr“ (morfometrie a 3D
zobrazení), sestrojený vědci CEA ve spolupráci s General Electric MSE (Medical
Systém Europe). Tento přístroj umožnil poprvé získat a vizualizovat v nesrovnatelné
kvalitě trojrozměrného zobrazení kompletní orgán. Konečně je tak možné vizualizovat
a prostřednictvím výpočetní techniky manipulovat s kompletním cévním řečištěm
nebo stavbou kosti.
Text k fotografii:
„Morfometr“ umožní získat a vizualizovat celý orgán ve 3D zobrazení.
Str.20
„Ozáření umožní zničit za studena mikroorganismy jako jsou
plísně, bakterii nebo viry“
Snaha o neustálé snižování přijaté dávky pro pacienty přivedla Georgese Charpaka,
nositele Nobelovy ceny za fyziku v roce 1992, k vymyšlení velmi citlivého detektoru
záření, který umožní dvakrát až třikrát snížit tuto dávku, přičemž získané informace
jsou stejné jako u tradičního detektoru.
24
Další významnou aplikací záření v lékařství je
radioterapie neboli léčení ionizujícím zářením.
Několik měsíců po objevení paprsků X více než
před sto lety bylo zjištěno, že biologické působení
záření může být využito ve velkých dávkách pro
léčbu rakoviny. Nádorové buňky, které se dělí
rychleji, jsou citlivější než ostatní na ionizující
záření. Vysláním ionizujícího záření na tyto buňky
můžeme nádor zničit úplně nebo ho eliminovat.
Dnes je téměř polovina lidí, kteří byli léčení na
rakovinu, uzdravena díky radioterapii (terapii
ozařováním).
Text k fotografii: Výroba radioaktivních prvků
v jednom z výzkumných reaktorů CEA v Osiris, které
se používají v nukleární medicíně při léčení rakoviny
STERILIZACE PŘEDMĚTŮ PAPRSKY GAMA
Ozařování chirurgického materiálu a potravin
Ozáření je preferovaným prostředkem ke zničení mikroorganismů (plísní, bakterií,
virů …) za studena. Proto existují četné aplikace sterilizace předmětů. Například
většina lékařského materiálu (injekční stříkačky na jedno použití, atd.…) jsou dnes
sterilizovány gama paprsky a to odborníky z průmyslu. Stejně tak se ozařují i
potravinové ingredience, což zlepšuje hygienu potravin: sterilizace koření, eliminace
salmonely v krevetách nebo žabích stehýnkách… tato technika se rovněž nazývá
ionizací potravin.
Ozařování uměleckých předmětů
Ošetření paprsky gama umožní zabít larvy, hmyz a bakterie nacházející se uvnitř
předmětů a tím předměty chránit před poškozením. Této techniky se využívá při
konzervování a restaurovaní uměleckých, etnologických a archeologických předmětů
Může se aplikovat na různý materiál: dřevo, kámen, kůže…
Jiná technika umožňuje zakonzervovat velká poškození: sochy zdevastované
dřevokazným hmyzem, staré trosky z rozmáčeného dřeva atd. V těchto případech
impregnace fotosenzitivní pryskyřicí, po které následuje vytvrzení (polymerizace) za
25
pomoci záření, umožní zacelit a posléze restaurovat tato díla (tento postup se nazývá
„nucléart“)
„ Ošetření paprsky gama umožní ochránit umělecká díla před
poškozením.“
Text k obrázkům:
Ozáření paprsky gama umožní sterilizovat koření
Pohled okénkem do radiační komory určené pro umělecké předměty
Str. 22
„ Schopnost záření procházet hmotou je využívána v průmyslu“
VYUŽITÍ ZÁŘENÍ V PRŮMYSLU
Výroba materiálů
26
Připomeňme, že
neutron nemá
radioaktivní původ a
vzniká v jaderných
reaktorech a
interakcí kosmického
záření s atmosférou
Záření vyvolává za určitých podmínek chemickou reakci, která umožní výrobu
materiálů, které jsou odolnější, lehčí nebo lépe uzpůsobené pro vyšší výkony. Aplikace
této chemie společně s ozařováním jsou hojné v lékařství a v průmyslu (např. izolanty,
kabely, obaly (ochranné pláště, pouzdra) reagující na teplo v elektroprůmyslu…)
Radiografie a neutronografie
Používáním různých zdrojů záření nebo částic (korpuskulární) můžeme pozorovat
vnitřek hmoty:
Průmyslová radiografie (X nebo gama)
je velmi užívaná při výrobě kotlů, ve svařovaných konstrukcích, v konstrukcích
loďařského průmyslu, v petrochemii, v leteckém průmyslu, při výstavbě
atomových elektráren, ve strojírenství (v ocelových nosných konstrukcích
střechy, v konstrukcích z přepjatého betonu…) Tyto radiografické zkoušky
spočívají, stejně jako v lékařství, v tom, že se zaznamená odezva svazku záření
X nebo gama v závislosti na stavu kontrolovaného předmětu, kterým záření
prochází. To umožní, aniž by se poškodil materiál, odkrýt vady. Záření X slouží
rovněž na letištích k zviditelnění předmětů nacházejících se uvnitř zavazadel.
Neutronografie, pro určitý typ zkoušek se používají neutrony
jakožto zdroj záření. V podstatě, a na rozdíl od paprsků X,
neutrony mohou snadno procházet materiály s velkou
hustotou (ocel nebo olovo) a jsou vhodné na zobrazování
materiálů bohatých na vodík. Například neutronografie
umožní pozorovat přes ocelovou stěnu uspořádání a
spojitost prachu s nebezpečím exploze. Rovněž tak je
kontrolována touto technikou ve firmě CEA kvalita
pyrotechnického zařízení používaného v raketě Ariane.
Na letištích se paprsky X používají
k zviditelnění předmětů uvnitř zavazadel.
27
Radiografie X a neutronografie si nekonkurují, ale navzájem se doplňují.
Str. 23
Radiometrická měřidla Radiometrická měřidla používají zapečetěné radioaktivní zdroje, vysílající záření
gama, částice beta nebo neutrony. Slouží ke kontrole úrovně (hladiny) naplnění
podle hustoty kapalin v kanalizaci, podle tloušťky nebo gramáže (od listu papíru
k ocelovému plechu), k analýze minerálů nebo sloučenin…
Text k obrázkům:
Konvertor a nahoře jeho neutronografické zobrazení
